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快速康复二极管打火问题的优化规划

本站为您提供的快速恢复二极管打火问题的优化设计,通过对平面性电力半导体器件快速恢复二极管场限环击穿电压电势的分析和优化,指出原有设计的缺陷,提出了新的优化方法,

  引 言

  快康复二极管(简称FRD)是一种具有开关特性好、反向康复时间短的半导体二极管。关于高压作业的FRD来说,平面工艺不可避免的存在着结面曲折效应而影响击穿电压,使得器材实践击穿电压只要抱负状况的10%-30%。因而为了确保FRD能作业在高电压下,就需求运用结终端技能来消除结面曲折带来的影响,进步FRD器材的耐压。在进步耐压选用终端技能的一起,还要兼顾到其它特性的影响和优化。如本文后边即将说到的,在选用金属场板终端进步耐压的一起,还要避免圆片打火问题的发作。

  1场限环的根本结构

  图1:场限环结构示意图

  


 

  图2:多个场限环结构示意图

  


 

  场限环的根本结构见图1,图2.。便是在被维护的主结周围间隔必定间隔,分散构成必定巨细的同心环。分散环改变了主结边际空间电荷散布,减轻了电场会集效应。进步了耐压。单环的效果有限,一般在高压下需求经过多个环来到达预订的电压。

  2 场板的根本结构剖析

  图3:场板结构示意图

  


 

  场板的根本结构见图3,也是常用的进步耐压的办法之一。场板下除边际部格外,电场散布是一维的,类似于MOS电容。击穿时的击穿电压为击穿时半导体的电压和氧化层的压降之和。在场版的边际,电力线会集。如果场板长度比内部耗尽层还大,N+P结的场板有电力线从板向半导体宣布,在半导体外表有电力线进入,这等效于半导体外表有正电荷,他对电场的影响可看做是无穷大的半导体中心增加了一层电荷,这些正电荷发生垂直于外表的场外,也将发生平行于外表的场,每一正电荷在其左面发生指向左的场,在其右边发生指向右的场。所以在场版下面的大都区域,正电荷发生的横向电场是相互削弱。但是在场板的边际,一切正电荷发生的横向场是相互加强的,成果在那里构成一个横向场的峰值。如果场板很短或许无场板时,在PN结的边际就有很强的电场,场板上一切正电荷都是使这点电场削减的,因而场板愈长,电场峰值愈小。

  3 气隙的击穿特性

  咱们知道,影响空气空隙放电电压的要素有许多。主要有电场的状况,比方均匀与不均匀;电压的方式,比方直流,沟通仍是雷电冲击;大气的条件,比方温度,湿度,气压等。较均匀电场气隙的击穿电压与电压极性无关,直流,工频击穿电压(峰值)以及50%冲击击穿电压都相同,分散性很小。

  


 

  当S不过于小时(S>1cm), 均匀空气中的电场强度大致等于30KV/cm。稍不均匀的电场气隙的击穿电压,能够看作球与球之间,球与板之间,圆柱与棒之间,同轴圆柱的空隙之间的击穿。它的特点是不能构成安稳的电晕放电,电场不对称时,有极性效应,不很显着,直流,工频下的击穿电压以及50%冲击击穿电压相同,分散性不大,击穿电压和电场均匀程度联系极大,电场越均匀,相同空隙间隔下的击穿电压就越高。直流电压下的击穿电压具有极性效应,棒棒电极间的击穿电压介于极性不同的棒板电极之间,均匀击穿场强正棒和负板间约4.5KV/cm,负棒和正板间约10KV/cm,棒和棒之间约4.8-5KV/cm。击穿电压与空隙间隔挨近正比,在必定范围内,击穿电压与空隙间隔呈线性联系。球与球空隙之间存在附近效应,对电场会有畸变效果,使空隙电场散布不对称,同一间隔下,球直径越大,击穿电压也越高。

  图4 击穿电压与空隙间隔的联系

  


 

  

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